JP5942874B2 - battery - Google Patents
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Description
本発明は、帯状の正極板と帯状の負極板とを帯状のセパレータを介して互いに重ね軸線周りに扁平状に捲回した電極体と、この電極体を収容する電池ケースとを備える電池に関する。 The present invention relates to a battery including an electrode body in which a strip-shaped positive electrode plate and a strip-shaped negative electrode plate are overlapped with each other via a strip-shaped separator and wound in a flat shape around an axis, and a battery case housing the electrode body.
従来より、帯状の正極板と帯状の負極板とを帯状のセパレータを介して互いに重ね軸線周りに扁平状に捲回した電極体と、この電極体を収容する電池ケースとを備える電池が知られている。更に、このような電池において、電池ケースと電極体との間に、電極体の平板部(正極板、負極板及びセパレータが平板状に重なる部位)に重なる平板状のスペーサ(特許文献1における間隙充填部)を配置することがある(特許文献1の図3等を参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a battery including an electrode body in which a strip-like positive electrode plate and a strip-like negative electrode plate are overlapped with each other via a strip-shaped separator and wound flatly around an axis, and a battery case that accommodates the electrode body is known. ing. Further, in such a battery, a flat spacer (a gap in Patent Document 1) that overlaps a flat portion of the electrode body (a portion where the positive electrode plate, the negative electrode plate, and the separator overlap in a flat plate shape) between the battery case and the electrode body. (Refer to FIG. 3 etc. of patent document 1).
ところで、正極板をその長手方向に沿って切断すると、その際に生じる正極切断端縁(切断面)には、その切断によるバリが残り易い。同様に、負極板をその長手方向に沿って切断すると、その際に生じる負極切断端縁(切断面)にも、その切断によるバリが残り易い。このため、電池ケースと電極体との間に介在させたスペーサで電極体の平板部を押圧すると、短絡が生じる場合があることが判ってきた。即ち、スペーサで正極切断端縁(または負極切断端縁)を押圧すると、正極切断端縁(または負極切断端縁)に存在するバリがセパレータを貫通して隣在する負極板(または正極板)に接触して短絡を生じるためと考えられた。 By the way, when the positive electrode plate is cut along its longitudinal direction, burrs due to the cutting are likely to remain on the positive electrode cutting edge (cut surface) generated at that time. Similarly, when the negative electrode plate is cut along its longitudinal direction, burrs due to the cutting are likely to remain on the negative electrode cutting edge (cut surface) generated at that time. For this reason, it has been found that when the flat plate portion of the electrode body is pressed with a spacer interposed between the battery case and the electrode body, a short circuit may occur. That is, when the positive electrode cutting edge (or negative electrode cutting edge) is pressed with a spacer, the burr existing on the positive electrode cutting edge (or negative electrode cutting edge) penetrates the separator and is adjacent to the negative electrode plate (or positive electrode plate). This is thought to be caused by a short circuit caused by contact.
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、電池ケースと電極体との間にスペーサを介在させた電池において、スペーサによる電極体の押圧に起因して短絡が生じるのを適切に抑制できる電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the current situation, and in a battery in which a spacer is interposed between a battery case and an electrode body, it is appropriate that a short circuit occurs due to the pressing of the electrode body by the spacer. It aims at providing the battery which can be suppressed.
上記課題を解決するための本発明の一態様は、帯状の正極板と帯状の負極板とを帯状のセパレータを介して互いに重ね軸線周りに扁平状に捲回してなり、前記正極板のうち前記軸線に沿う軸線方向の一方側の端縁部を前記セパレータから前記一方側に向けて扁平渦巻き状に突出させると共に、前記負極板のうち前記軸線方向の他方側の端縁部を前記セパレータから前記他方側に向けて扁平渦巻き状に突出させた電極体と、前記電極体を収容する電池ケースと、前記電池ケースと前記電極体との間に配置され、前記電極体のうち、少なくとも、前記正極板、前記負極板及び前記セパレータが平板状に重なる平板部に重なる板状のスペーサと、を備える電池であって、前記正極板は、前記他方側に、この正極板をその長手方向に切断して形成した際に生じた正極切断端縁を有し、前記負極板は、前記一方側に、この負極板をその長手方向に切断して形成した際に生じた負極切断端縁を有し、前記スペーサは、樹脂製であり、そのスペーサ端縁のうち、前記一方側に位置する一方側スペーサ端縁が、前記負極切断端縁よりも4.0〜8.0mm前記他方側に位置すると共に、前記他方側に位置する他方側スペーサ端縁が、前記正極切断端縁よりも4.0〜8.0mm前記一方側に位置する形態に配置されてなる電池である。 One aspect of the present invention for solving the above problem is that a belt-like positive electrode plate and a belt-like negative electrode plate are wound around each other through a belt-like separator in a flat shape around the axis, An edge portion on one side in the axial direction along the axis is projected in a flat spiral shape from the separator toward the one side, and an edge portion on the other side in the axial direction of the negative electrode plate from the separator. An electrode body projecting in a flat spiral shape toward the other side, a battery case containing the electrode body, and disposed between the battery case and the electrode body, and at least the positive electrode of the electrode bodies And a plate-like spacer that overlaps a flat plate portion in which the negative electrode plate and the separator overlap in a flat plate shape, and the positive electrode plate cuts the positive electrode plate in the longitudinal direction on the other side. Formed Has a positive cutting edge that occurred, the negative electrode plate, to the one side, has a negative cutting edge produced when formed by cutting the negative electrode plate in a longitudinal direction, said spacer, It is made of resin, and among the spacer edges, one side spacer edge located on the one side is 4.0 to 8.0 mm from the negative electrode cutting edge and located on the other side, and the other side The other side spacer edge located in the battery is 4.0 to 8.0 mm from the positive electrode cutting edge, and is arranged in a form located on the one side.
この電池では、スペーサを電極体の平板部に重ねて配置しながらも、その一方側スペーサ端縁が負極切断端縁よりも軸線方向の他方側に位置すると共に、他方側スペーサ端縁が正極切断端縁よりも軸線方向の一方側に位置する形態に配置している。このため、正極切断端縁及び負極切断端縁は、スペーサによって押圧され難くなる。従って、正極切断端縁や負極切断端縁にバリが生じていたとしても、スペーサの押圧によってバリがセパレータを貫通して隣在する正極板または負極板に接触する短絡が生じるのを適切に抑制できる。
更に、この電池では、スペーサの一方側スペーサ端縁を、電極体の平板部の負極切断端縁よりも4.0mm以上軸線方向の他方側に配置している。また、他方側スペーサ端縁を、正極切断端縁よりも4.0mm以上軸線方向の一方側に配置している。なお、以下では、これらの距離を「引き下げ距離」とも言う。これにより、正極切断端縁及び負極切断端縁は、スペーサによって殆ど押圧されなくなるので、スペーサの押圧に起因した短絡をより確実に防止できる。
一方、一方側スペーサ端縁の負極切断端縁からの引き下げ距離、及び、他方側スペーサ端縁の正極切断端縁からの引き下げ距離が大き過ぎると、電極体の平板部に荷重ムラが生じて、電池の使用(充放電)に伴う容量劣化(容量維持率の低下)が大きくなることが判ってきた。これに対し、この電池では、一方側スペーサ端縁の負極切断端縁からの引き下げ距離を8.0mm以内とすると共に、他方側スペーサ端縁の正極切断端縁からの引き下げ距離を8.0mm以内としている。これにより、電池の使用に伴う容量劣化を適切に抑制できる。
なお、「スペーサ」は、絶縁性の樹脂からなるものでも、導電性の樹脂からなるものでもよい。また、「スペーサ」は、単数からなるものでも、複数層からなるものでもよい。また、「スペーサ」は、電極体の厚み方向の片側のみに配置してもよいし、電極体の厚み方向の両側にそれぞれ配置してもよい。また、「スペーサ」の厚みは、電極体の厚みバラツキを考慮して、電池毎に変更してもよい。
In this battery, while the spacer is arranged so as to overlap the flat plate portion of the electrode body, the one side spacer edge is located on the other side in the axial direction from the negative electrode cutting edge, and the other side spacer edge is positive electrode cut. It arrange | positions in the form located in the one side of an axial direction rather than an edge. For this reason, the positive electrode cutting edge and the negative electrode cutting edge are hardly pressed by the spacer. Therefore, even if burrs are generated at the positive electrode cutting edge or the negative electrode cutting edge, it is possible to appropriately suppress the occurrence of a short circuit in which the burr penetrates the separator and contacts the adjacent positive electrode plate or negative electrode plate by pressing the spacer. it can.
Furthermore, in this battery, the spacer edge on one side of the spacer is arranged on the other side in the axial direction by 4.0 mm or more from the negative electrode cutting edge of the flat plate portion of the electrode body. Further, the other-side spacer edge is arranged on the one side in the axial direction by 4.0 mm or more from the positive electrode cutting edge. In the following, these distances are also referred to as “down distances”. Thereby, since the positive electrode cutting edge and the negative electrode cutting edge are hardly pressed by the spacer, it is possible to more reliably prevent a short circuit due to the pressing of the spacer.
On the other hand, if the pulling distance from the negative electrode cutting edge of the one side spacer edge and the pulling distance from the positive electrode cutting edge of the other side spacer edge are too large, load unevenness occurs in the flat plate portion of the electrode body, It has been found that the capacity deterioration (decrease in capacity retention rate) accompanying the use (charging / discharging) of the battery becomes large. On the other hand, in this battery, the distance of the one side spacer edge from the negative electrode cutting edge is within 8.0 mm, and the distance of the other side spacer edge from the positive electrode cutting edge is within 8.0 mm. It is said. Thereby, capacity degradation accompanying use of a battery can be controlled appropriately.
The “spacer” may be made of an insulating resin or a conductive resin . The “spacer” may be composed of a single layer or a plurality of layers. Further, the “spacer” may be disposed only on one side in the thickness direction of the electrode body, or may be disposed on both sides in the thickness direction of the electrode body. Further, the thickness of the “spacer” may be changed for each battery in consideration of the thickness variation of the electrode body.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図1〜図3に、本実施形態に係る電池10を示す。また、図4に、電池ケース20の蓋部材23、正極端子部材60及び負極端子部材70等を示す。また、図5及び図6に、電極体30を示す。なお、以下では、電池10の電池厚み方向BH、電池横方向CH及び電池縦方向DHを、図1〜図3に示す方向と定めて説明する。また、電極体30の軸線方向EH、電極体厚み方向FH及び電極体幅方向GHを、図2、図3,図5及び図6に示す方向と定めて説明する。なお、図3においては、正極端子部材60等の記載を省略してある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 3 show a
この電池10は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両などに搭載される角型の密閉型のリチウムイオン二次電池である。この電池10は、複数の電池10を電池厚み方向BH(電極体厚み方向FH)に列置し、これを拘束部材で電池厚み方向BHに押圧しつつ拘束した組電池として利用される。
この電池10は、直方体状の電池ケース20と、この電池ケース20内に収容された扁平状捲回型の電極体30と、電池ケース20に支持された正極端子部材60及び負極端子部材70等から構成されている。電池ケース20内には、非水系の電解液27が保持されている。また、この電池10では、電池ケース20と電極体30との間に板状のスペーサ80が複数枚配置されている。
The
The
このうち電池ケース20は、金属(具体的にはアルミニウム)により形成されている。この電池ケース20は、上側のみに矩形状の開口部21hを有する有底角筒状のケース本体21と、このケース本体21の開口部21hを封口する矩形板状の蓋部材23とから構成されている(図1〜図3参照)。蓋部材23のうち、その長手方向(電池横方向CH)の中央付近には、非復帰型の安全弁23vが設けられている。また、この安全弁23vの近傍には、電解液27を電池ケース20内に注入する際に用いられる注液孔23hが設けられており、封止部材25で気密に封止されている。
Among these, the
また、蓋部材23のうち、その長手方向の両端近傍には、電池ケース20の内部から外部に延出する形態の正極端子部材60及び負極端子部材70がそれぞれ固設されている(図1、図2及び図4参照)。具体的には、正極端子部材60及び負極端子部材70は、それぞれ、電池ケース20内で電極体30に接続する一方、蓋部材23を貫通して電池ケース20の外部に延出する第1端子部材61,71と、蓋部材23上に配置されて第1端子部材61,71に加締め固定されたクランク状の第2端子部材62,72から構成されている。正極端子部材60及び負極端子部材70は、これらにバスバや圧着端子など電池外の接続端子を締結するための金属製の締結部材65,75と共に、蓋部材23の内側(ケース内側)に配置された樹脂製の第1絶縁部材67,77、及び、蓋部材23の外側(ケース外側)に配置された樹脂製の第2絶縁部材68,78を介して、蓋部材23に固定されている。
Further, in the
次に、電極体30について説明する(図2、図3、図5及び図6参照)。この電極体30は、その軸線方向EHが電池横方向CHと一致するように横倒しにした状態で、電池ケース20内に収容されている(図2参照)。この電極体30は、帯状の正極板31と帯状の負極板41とを、帯状で多孔質樹脂からなる一対のセパレータ51,51を介して互いに積層し、軸線AX周りに捲回して、扁平状に圧縮したものである(図5及び図6参照)。
Next, the
正極板31は、芯材として、アルミニウムからなる帯状の正極電極箔32を有する。この正極電極箔32の表裏面のうち幅方向(図6中、上下方向、電極体30を構成した状態において軸線AXに沿う軸線方向EH)の一部(図6中、下方の部位、軸線方向EHの他方側EDの部位)の上には、それぞれ長手方向MH(図6中、左右方向)に帯状に延びる多孔質の正極活物質層33,33が形成されている。この正極活物質層33は、正極活物質と導電材と結着剤から形成されている。本実施形態では、正極活物質としてリチウム・コバルト・ニッケル・マンガン複合酸化物を、導電材としてアセチレンブラック(AB)を、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)を用いている。
The
この正極板31の正極端縁31fは、それぞれ長手方向MHに沿う一方側正極切断端縁31fc及び他方側正極切断端縁31fdを有する(図2、図5及び図6参照)。一方側正極切断端縁31fcは、電極体30を構成した状態において軸線方向EHの一方側ECに位置する端縁である。また、他方側正極切断端縁31fdは、電極体30を構成した状態において軸線方向EHの他方側EDに位置する端縁であり、正極電極箔32及び正極活物質層33を長手方向MHに沿ってスリッタで切断して正極板31を形成した際に生じた切断端縁である。この他方側正極切断端縁31fdには、その切断によるバリが残ることがある。
The
負極板41は、芯材として、銅からなる帯状の負極電極箔42を有する。この負極電極箔42の表裏面のうち幅方向(図6中、上下方向、電極体30を構成した状態において軸線方向EH)の一部(図6中、上方の部位、軸線方向EHの一方側ECの部位)の上には、それぞれ長手方向NH(図6中、左右方向)に帯状に延びる多孔質の負極活物質層43,43が形成されている。この負極活物質層43は、負極活物質と結着剤と増粘剤から形成されている。本実施形態では、負極活物質として天然黒鉛を、結着剤としてスチレンブタジエンゴム(SBR)を、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース(CMC)を用いている。
The
この負極板41の負極端縁41fは、それぞれ長手方向NHに沿う一方側負極切断端縁41fc及び他方側負極切断端縁41fdを有する(図2、図5及び図6参照)。一方側負極切断端縁41fcは、電極体30を構成した状態において軸線方向EHの一方側ECに位置する端縁であり、負極電極箔42及び負極活物質層43を長手方向NHに沿ってスリッタで切断して負極板41を形成した際に生じた切断端縁である。この一方側負極切断端縁41fcには、その切断によるバリが残ることがある。また、他方側負極切断端縁41fdは、電極体30を構成した状態において軸線方向EHの他方側EDに位置する端縁である。
The
正極板31のうち、軸線AXに沿う軸線方向EHの一方側EC(図2中、左方、図5及び図6中、上方)の端縁部31cは、セパレータ51から一方側ECに向けて扁平渦巻き状をなして突出し、電極体30の正極突出捲回部30cを形成している。この正極突出捲回部30cには、正極端子部材60の第1端子部材61が接続(溶接)されている。
また、負極板41のうち、軸線方向EHの他方側ED(図2中、右方、図5及び図6中、下方)の端縁部41dは、セパレータ51から他方側EDに向けて扁平渦巻き状をなして突出し、電極体30の負極突出捲回部30dを形成している。この負極突出捲回部30dには、負極端子部材70の第1端子部材71が接続(溶接)されている。
Of the
Further, in the
電極体30のうち、これら正極突出捲回部30c及び負極突出捲回部30dよりも軸線方向EHの内側(中央)に位置し、正極板31、負極板41及びセパレータ51が互いに重なる部位を、中央捲回部30eとする(図2、図3、図5及び図6参照)。この中央捲回部30eを、電極体幅方向GHに見て、一方側湾曲端部30fと他方側湾曲端部30gと平板部30hに分ける。
Of the
このうち一方側湾曲端部30fは、電極体幅方向GHの一方側GA(図2及び図3中、上方)に位置し、正極板31、負極板41及びセパレータ51が半円筒状に曲げられて互いに重なる部位である。また、他方側湾曲端部30gは、電極体幅方向GHの他方側GB(図2及び図3中、上方)に位置し、正極板31、負極板41及びセパレータ51が半円筒状に曲げられて互いに重なる部位である。また、平板部30hは、一方側湾曲端部30fと他方側湾曲端部30gとの間に位置し、正極板31、負極板41及びセパレータ51が電極体厚み方向FHに平板状に互いに重なる部位である。
Among these, the one-side
次に、スペーサ80について説明する(図2、図3及び図6参照)。このスペーサ80は、電極体30の平板部30hに重なる形態で、電池ケース20と電極体30との間に、具体的には、電極体30の電極体厚み方向FHの両側にそれぞれ3枚ずつ(合計6枚)配置されている。各々のスペーサ80は、厚み0.10mmのポリプロピレン(PP)からなる矩形板状であり、その長辺の寸法は平板部30hの軸線方向EHの寸法よりも小さく、短辺の寸法は電極体30の電極体幅方向GHの寸法よりも大きくされている。
Next, the
具体的には、このスペーサ80は、4つのスペーサ端縁80fを有する。このうち、電池10を構成した状態において、スペーサ80の一方側ECに位置し、電極体幅方向GHに沿って配置される端縁を、一方側スペーサ端縁80fcとする。この一方側スペーサ端縁80fcは、電極体30の平板部30hのうち負極板41の一方側負極切断端縁41fcよりも、4.0〜8.0mm軸線方向EHの他方側EDに配置されている(図2及び図6参照)。本実施形態では、この引き下げ距離Lcは、Lc=4.0mmである。
Specifically, the
また、スペーサ80の他方側EDに位置し、電極体幅方向GHに沿って配置される端縁を、他方側スペーサ端縁80fdとする。この他方側スペーサ端縁80fdは、電極体30の平板部30hのうち正極板31の他方側正極切断端縁31fdよりも、4.0〜8.0mm軸線方向EHの一方側ECに配置されている(図2及び図6参照)。本実施形態では、この引き下げ距離Ldは、Ld=4.0mmである。
In addition, an edge located on the other side ED of the
また、電極体幅方向GHの一方側GAに、電極体30の軸線方向EH沿って配置される端縁を、幅方向第1端縁80feとする。この幅方向第1端縁80feは、電極体30の一方側湾曲端部30fよりも更に電極体幅方向GHの一方側GAに配置されている(図2及び図3参照)。
また、電極体幅方向GHの他方側GBに、電極体30の軸線方向EH沿って配置される端縁を、幅方向第2端縁80ffとする。この幅方向第2端縁80ffは、電極体30の他方側湾曲端部30gよりも更に電極体幅方向GHの他方側GBに配置されている(図2及び図3参照)。
In addition, an edge disposed along the axial direction EH of the
In addition, an edge disposed along the axial direction EH of the
次いで、上記電池10の製造方法について説明する。正極板31と負極板41とセパレータ51,51とをそれぞれ用意し、正極板31及び負極板41をセパレータ51,51を介して互いに重ね(図6参照)、巻き芯を用いて軸線AX周りに捲回する。更に、これを扁平状に圧縮して電極体30を形成する(図5参照)。
また別途、蓋部材23と、第1端子部材61,71と、第2端子部材62,72と、締結部材65,75と、第1絶縁部材67,77と、第2絶縁部材68,78とをそれぞれ用意する。そして、これらを用いて、蓋部材23に正極端子部材60及び負極端子部材70をそれぞれ固設する(図4参照)。その後、正極端子部材60及び負極端子部材70をそれぞれ電極体30に溶接する。
Next, a method for manufacturing the
Separately, the
次に、スペーサ80を6枚用意し、これらのスペーサ80を電極体30の平板部30hの両側に3枚ずつ重ねる。その際、各々の一方側スペーサ端縁80fcが平板部30hの一方側負極切断端縁41fcよりも、Lc=4.0mm軸線方向EHの他方側EDに位置すると共に、各々の他方側スペーサ端縁80fdが平板部30hの他方側正極切断端縁31fdよりも、Ld=4.0mm軸線方向EHの一方側ECに位置する形態に、スペーサ80を配置する。
Next, six
次に、ケース本体21を用意し、このケース本体21内に電極体30及びスペーサ80を収容した後、ケース本体21と蓋部材23を溶接して電池ケース20を形成する(図1〜図3参照)。その後、電解液27を注液孔23hから電池ケース20内に注液し、封止部材25で注液孔23hを気密に封止する。その後は、この電池について、初充電や各種検査を行う。かくして、電池10が完成する。
Next, the case
(試験結果)
次いで、実施形態に係る電池10の効果を検証するために行った試験の結果について説明する。実施形態に係る電池10において、一方側スペーサ端縁80fc及び他方側スペーサ端縁80fdの一方側負極切断端縁41fcまたは他方側正極切断端縁31fdからの引き下げ距離Lc,Ldを、−2.0〜16.0mmに2.0mm間隔で変更して、10種類の電池を作製した。なお、これらの電池を作製するにあたり、ニッパを用いて、電極体の平板部における一方側負極切断端縁41fc及び他方側正極切断端縁31fdに、高さ60μmのバリを1箇所ずつ形成した。
(Test results)
Next, the results of tests performed to verify the effects of the
各電池をそれぞれ10個ずつ用意し、「短絡試験」を行った。具体的には、各電池を電池厚み方向BH(電極体厚み方向FH)の両側から一対の拘束板で挟み、5kN(2600kPa)で押圧しつつ拘束した。
その後、自己放電工程での電圧変化から、電極体30内で短絡が生じているか否かを検査した。具体的には、(1)20℃において電池電圧を測定する。(2)その5日後に再度電池電圧を測定する。(3)そして、10個の電池について5日間の電圧変化のメジアンを求め、このメジアンから−0.33mV/5日以上低下した電池を、短絡が生じた電池と判断した。その結果を図7に示す。
Ten batteries were prepared and a “short circuit test” was performed. Specifically, each battery was sandwiched between a pair of restraining plates from both sides in the battery thickness direction BH (electrode body thickness direction FH) and restrained while being pressed at 5 kN (2600 kPa).
Thereafter, it was inspected whether or not a short circuit occurred in the
図7のグラフから判るように、一方側スペーサ端縁及び他方側スペーサ端縁の引き下げ距離Lc,Ldを、Lc=Ld=−2.0mmとした電池では、10個中5個の電池で短絡が生じ、また、Lc=Ld=0.0mmとした電池では、10個中4個の電池で短絡が生じた。
これらに対し、Lc=Ld=2.0mmとした電池では、10個中3個の電池でしか短絡が生じず、Lc=Ld=−2.0mmとした電池、及び、Lc=Ld=0.0mmとした電池よりも、短絡が生じ難くなった。更に、Lc=Ld=4.0〜16.0mmとした各電池では、いずれも短絡しなかった。
As can be seen from the graph of FIG. 7, in the battery in which the pull-down distances Lc and Ld of the one side spacer edge and the other side spacer edge are Lc = Ld = −2.0 mm, 5 out of 10 batteries are short-circuited. In addition, in the battery with Lc = Ld = 0.0 mm, a short circuit occurred in four out of ten batteries.
On the other hand, in a battery with Lc = Ld = 2.0 mm, a short circuit occurs only in three of the ten batteries, a battery with Lc = Ld = −2.0 mm, and Lc = Ld = 0. Short-circuiting is less likely to occur than with a 0 mm battery. Furthermore, in each battery with Lc = Ld = 4.0 to 16.0 mm, none was short-circuited.
その理由は、以下であると考えられる。即ち、電池を拘束板で押圧しつつ拘束すると、電池ケース20と電極体30との間に介在するスペーサは、電極体30の平板部30hを押圧する。すると、Lc=Ld=−2.0mmとした電池、または、Lc=Ld=−0.0mmとした電池では、スペーサによって他方側正極切断端縁31fd及び一方側負極切断端縁41fcが特に強く押圧される。このため、多数の電池において、他方側正極切断端縁31fdまたは一方側負極切断端縁41fcに存在するバリがセパレータ51を貫通して隣在する負極板41または正極板31に接触し短絡を生じたと考えられる。
The reason is considered as follows. That is, when the battery is restrained while being pressed by the restraining plate, the spacer interposed between the
これらに対し、Lc=Ld=2.0mmとした電池では、一方側スペーサ端縁及び他方側スペーサ端縁が他方側正極切断端縁31fd及び一方側負極切断端縁41fcよりもそれぞれ2.0mm内側に位置するので、Lc=Ld=−2.0mmとした電池、及び、Lc=Ld=−0.0mmとした電池ほどには、スペーサによって他方側正極切断端縁31fd及び一方側負極切断端縁41fcが強く押圧されない。このため、他方側正極切断端縁31fdまたは一方側負極切断端縁41fcのバリがセパレータ51を貫通して隣在する負極板41または正極板31に接触し短絡を生じることが抑制されたと考えられる。
On the other hand, in the battery with Lc = Ld = 2.0 mm, the one side spacer edge and the other side spacer edge are 2.0 mm inside than the other side positive
更に、Lc=Ld=4.0〜16.0mmとした各電池では、一方側スペーサ端縁及び他方側スペーサ端縁が他方側正極切断端縁31fd及び一方側負極切断端縁41fcよりもそれぞれ大きく(4.0mm以上)内側に位置するので、スペーサによって他方側正極切断端縁31fd及び一方側負極切断端縁41fcが殆ど押圧されない。このため、他方側正極切断端縁31fdまたは一方側負極切断端縁41fcのバリがセパレータ51を貫通して隣在する負極板41または正極板31に接触し短絡を生じることが防止されたと考えられる。
Furthermore, in each battery with Lc = Ld = 4.0 to 16.0 mm, the one side spacer edge and the other side spacer edge are larger than the other side positive electrode cutting edge 31fd and the one side negative electrode cutting edge 41fc, respectively. Since it is located inside (4.0 mm or more), the other-side positive electrode cutting edge 31fd and the one-side negative electrode cutting edge 41fc are hardly pressed by the spacer. For this reason, it is considered that the burr of the other-side positive electrode cutting edge 31fd or the one-side negative electrode cutting edge 41fc is prevented from coming into contact with the adjacent
次に、前述の10種類の各電池について、前述のように拘束板で拘束し、かつ短絡が生じなかった電池を用いて、「充放電サイクル試験」を行い、容量維持率を求めた。具体的には、60℃の環境温度下において、各電池について、2Cの定電流で3.57V(SOC30%)から3.88V(SOC80%)まで充電した後、2Cの定電流で3.88V(SOC80%)から3.57V(SOC30%)まで放電させる充放電を1サイクルとして、これを1000サイクル行った。そして、各電池ついて、充放電サイクル試験前の電池容量に対する充放電試験後の電池容量の割合を求めて、これを容量維持率とした。その結果を図7に示す。
Next, for each of the 10 types of batteries described above, a “charge / discharge cycle test” was performed using the batteries that were restrained by the restraint plate as described above and did not cause a short circuit, and the capacity retention rate was determined. Specifically, each battery was charged from 3.57V (
図7のグラフから判るように、Lc=Ld=14.0mmとした電池では、充放電サイクル試験後の容量維持率が低く(約86%)、Lc=Ld=16.0mmとした電池では、容量維持率が更に低かった(約78%)。
これらに対し、一方側スペーサ端縁及び他方側スペーサ端縁の引き下げ距離Lc,Ldを、Lc=Ld=−2.0〜12.0mmとした各電池では、いずれも、充放電サイクル試験後の容量維持率が高かった(92%以上)。
As can be seen from the graph of FIG. 7, in the battery with Lc = Ld = 14.0 mm, the capacity retention rate after the charge / discharge cycle test is low (about 86%), and in the battery with Lc = Ld = 16.0 mm, The capacity retention rate was even lower (about 78%).
On the other hand, in each battery in which the pull-down distances Lc, Ld of the one side spacer edge and the other side spacer edge are Lc = Ld = −2.0 to 12.0 mm, The capacity maintenance rate was high (over 92%).
その理由は、以下であると考えられる。即ち、Lc=Ld=14.0mmとした電池、及び、Lc=Ld=16.0mmとした電池では、引き下げ距離Lc,Ldが大き過ぎるため、電極体30の平板部30hのうちスペーサで押圧されない部分が多くなって、電極体30の平板部30hに荷重ムラが生じた。その結果、容量維持率が低下したと考えられる。
これらに対し、Lc=Ld=−2.0〜12.0mmとした各電池では、電極体30の平板部30hのうちスペーサで押圧されない部分が少なく、電極体30の平板部30hに荷重ムラが生じ難い。このため、容量維持率が高くなったと考えられる。
The reason is considered as follows. That is, in the battery in which Lc = Ld = 14.0 mm and the battery in which Lc = Ld = 16.0 mm, the pull-down distances Lc and Ld are too large, so that the spacer is not pressed by the spacer in the
On the other hand, in each battery with Lc = Ld = −2.0 to 12.0 mm, there are few portions of the
以上で説明したように、電池10では、スペーサ80を電極体30の平板部30hに重ねて配置しながらも、その一方側スペーサ端縁80fcが負極板41の一方側負極切断端縁41fcよりも軸線方向EHの他方側EDに位置すると共に、他方側スペーサ端縁80fdが正極板31の他方側正極切断端縁31fdよりも軸線方向EHの一方側ECに位置する形態に配置している。このため、他方側正極切断端縁31fd及び一方側負極切断端縁41fcは、スペーサ80によって押圧され難くなる。従って、他方側正極切断端縁31fdや一方側負極切断端縁41fcにバリが生じていたとしても、スペーサ80の押圧によってバリがセパレータ51を貫通して隣在する正極板31または負極板41に接触する短絡が生じるのを適切に抑制できる。
As described above, in the
更に、本実施形態では、スペーサ80の一方側スペーサ端縁80fcを、電極体30の平板部30hの一方側負極切断端縁41fcよりも4.0mm以上軸線方向EHの他方側EDに配置している。また、他方側スペーサ端縁80fdを、他方側正極切断端縁31fdよりも4mm以上軸線方向EHの一方側ECに配置している。これにより、他方側正極切断端縁31fd及び一方側負極切断端縁41fcは、スペーサ80によって殆ど押圧されなくなるので、スペーサ80の押圧に起因した短絡をより確実に防止できる。
Furthermore, in the present embodiment, one side spacer edge 80fc of the
一方、一方側スペーサ端縁80fcの一方側負極切断端縁41fcからの引き下げ距離Lc、及び、他方側スペーサ端縁80fdの他方側正極切断端縁31fdからの引き下げ距離Ldが大き過ぎると、電極体30の平板部30hに荷重ムラが生じて、電池10の使用(充放電)に伴う容量劣化(容量維持率の低下)が大きくなる。これに対し、この電池10では、一方側スペーサ端縁80fcの一方側負極切断端縁41fcからの引き下げ距離Lcを8.0mm以内とすると共に、他方側スペーサ端縁80fdの他方側正極切断端縁31fdからの引き下げ距離Ldを8.0mm以内としている。これにより、電池10の使用に伴う容量劣化を適切に抑制できる。
On the other hand, if the lowering distance Lc from the one-side negative electrode cutting edge 41fc of the one-side spacer edge 80fc and the lowering distance Ld from the other-side positive electrode cutting edge 31fd of the other-side spacer edge 80fd are too large, the electrode body Load unevenness occurs in the 30
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、実施形態では、複数枚の(3枚ずつ)スペーサ80を重ねた例を示したが、スペーサを1枚(片側1枚ずつ)とすることもできる。
また、実施形態では、スペーサ80を電極体30の電極体厚み方向FHの両側にそれぞれ配置した電池10を例示したが、これに限られない。スペーサを電極体の電極体厚み方向FHの片側のみに配置してもよい。
In the above, the present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that the present invention can be appropriately modified and applied without departing from the gist thereof.
For example, in the implementation form, a plurality of sheets (three pieces) has shown an example of
Further, in the embodiment, the
10 電池
20 電池ケース
30 電極体
30c 正極突出捲回部
30d 負極突出捲回部
30e 中央捲回部
30f 一方側湾曲端部
30g 他方側湾曲端部
30h 平板部
31 正極板
31c (正極板の軸線方向の一方側の)端縁部
31f 正極端縁
31fc 一方側正極切断端縁
31fd 他方側正極切断端縁(正極切断端縁)
41 負極板
41d (負極板の軸線方向の他方側の)端縁部
41f 負極端縁
41fc 一方側負極切断端縁(負極切断端縁)
41fd 他方側負極切断端縁
51 セパレータ
80 スペーサ
80f スペーサ端縁
80fc 一方側スペーサ端縁
80fd 他方側スペーサ端縁
80fe 幅方向第1端縁
80ff 幅方向第2端縁
AX 軸線(捲回軸)
EH 軸線方向
EC (軸線方向の)一方側
ED (軸線方向の)他方側
MH (正極板の)長手方向
NH (負極板の)長手方向
Lc,Ld 引き下げ距離
DESCRIPTION OF
41
41fd Other side negative
EH Axial direction EC (Axial direction) One side ED (Axial direction) Other side MH (Positive plate) Longitudinal direction NH (Negative plate) Longitudinal direction Lc, Ld Pulling distance
Claims (1)
前記電極体を収容する電池ケースと、
前記電池ケースと前記電極体との間に配置され、前記電極体のうち、少なくとも、前記正極板、前記負極板及び前記セパレータが平板状に重なる平板部に重なる板状のスペーサと、を備える
電池であって、
前記正極板は、
前記他方側に、この正極板をその長手方向に切断して形成した際に生じた正極切断端縁を有し、
前記負極板は、
前記一方側に、この負極板をその長手方向に切断して形成した際に生じた負極切断端縁を有し、
前記スペーサは、
樹脂製であり、そのスペーサ端縁のうち、前記一方側に位置する一方側スペーサ端縁が、前記負極切断端縁よりも4.0〜8.0mm前記他方側に位置すると共に、前記他方側に位置する他方側スペーサ端縁が、前記正極切断端縁よりも4.0〜8.0mm前記一方側に位置する形態に配置されてなる
電池。 A belt-like positive electrode plate and a belt-like negative electrode plate are overlapped with each other via a belt-like separator and wound around in a flat shape around the axis, and the edge on one side in the axial direction along the axis of the positive electrode plate is An electrode body projecting in a flat spiral shape from the separator toward the one side, and having an end edge on the other side in the axial direction of the negative electrode plate projecting in a flat spiral shape from the separator toward the other side When,
A battery case that houses the electrode body;
A battery that is disposed between the battery case and the electrode body, and includes a plate-shaped spacer that overlaps at least a plate portion in which the positive electrode plate, the negative electrode plate, and the separator overlap in a flat plate shape. Because
The positive electrode plate is
On the other side, it has a positive electrode cutting edge generated when the positive electrode plate is formed by cutting in the longitudinal direction,
The negative electrode plate is
On the one side, having a negative electrode cutting edge generated when the negative electrode plate is formed by cutting in the longitudinal direction,
The spacer is
It is made of resin, and among the spacer edges, one side spacer edge located on the one side is 4.0 to 8.0 mm from the negative electrode cutting edge and located on the other side, and the other side The battery is formed by arranging the other-side spacer edge located on the one side of 4.0 to 8.0 mm from the positive electrode cutting edge.
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